二次锂硫电池拥有较高的理论容量,有着巨大的发展潜力。本文将硫（S）与聚丙烯腈（PAN）经过热处理形成S@pPAN复合材料作为正极,其特殊的结构不仅抑制了反应过程中硫单质及多硫化物的溶解消耗,还提高了材料的热稳定性。但是目前Li/S@pPAN体系依然存在一些缺陷:（a）在长期充放电循环中S@pPAN复合正极的容量衰减较快,电极/电解液界面不稳定,锂离子在其中的扩散效果不佳;（b）金属锂负极易形成锂枝晶,不仅可能刺穿隔膜,还可能造成电池短路引发热失控问题;（c）常规电解液本身具有挥发性和易燃性,也是锂硫电池体系的一大安全隐患。为了解决这些问题,本文采用功能添加剂和聚合物/陶瓷Al₂O₃复合电解质膜来改善锂硫电池的循环稳定性、倍率性能和热稳定性等。具体的研究和成果如下:探究了不同含量3-三甲基-硅烷硼酸酯（TMSB）添加剂对S@pPAN电极性能的影响,当常规电解液1M LiPF₆/EC+DMC（1:1,v/v）中添加1 wt.%TMSB时,锂硫电池表现出最佳的循环性能和优异的倍率性能。DSC数据显示TMSB增强了这种功能电解液的热稳定性,最强的放热峰对应的温度较常规电解液向右偏移了近20℃,即使在高温条件下TMSB也表现出明显的改善效果。电化学阻抗测试及元素分析证明TMSB参与了S@pPAN电极/电解液界面膜的形成。不仅降低了界面阻抗,还大幅提高了锂离子扩散系数,阴极和阳极反应的锂离子扩散系数比空白样分别增加了3倍和5倍。三氟乙氧基磷酸酯（TFP）添加剂能增强电解液体系的热稳定性和阻燃效果,并且当添加量为15 wt.%时,S@pPAN电极表现出最佳的循环性能和倍率性能。即使在2 C倍率下,经过300圈循环的电池容量保持率依然可以达到80%。在倍率性能测试中,即使增加放电倍率到10 C,含TFP的电池放电比容量保持在1130 mAh g^-1。TFP改善了功能电解液对电极材料及隔膜的浸润性和相容性,提高了离子的迁移扩散能力。此外还参与电极/电解液界面钝化膜的形成,充分降低了活性物质的损失并减小了界面阻抗。PVDF-HFP/Al₂O₃复合材料作为一种复合电解质膜,制备方法简单,在本文中代替了传统的PE隔膜。这种复合电解质膜的优势主要在于机械强度高、低表面能且浸润性好、对电解液的吸液保液能力强、高温安全性能佳且抗热收缩性能好。并且在大电流下的容量保持率较高。